《设计中的人机工程学》课件-第4章人体感知与信息处理

人体的信息的加工的过程一般分为四个环节：感觉、知觉、思维决策和决策执行。在这个过程当中还有其他的一些要素：比如注意、记忆、联想和想象等贯穿其中。而感觉是人对于信息加工的基础环节。感觉可分为“外部感觉”和“内部感觉”两大类，日常中提到的视觉、听觉、嗅觉、味觉以及触觉属于外部感觉。外部感觉通过人体外部的感觉器官来完成，而内部感觉它反映的是人体内部的一些现象，比如说我们常说的平衡感、冷暖的感觉、运动感等等。现实中感觉和感觉器官总是相互协调共同作用的，例如：味觉与嗅觉就是一对密不可分的感觉，试想一下如果在吃饭的时候将鼻子捏起来是何种效果？通常是味觉也会受到一定的影响。1“体神经系统”是指的分布在四肢和外部感觉器官上的神经系统。体神经系统在一定的程度上是能够受到人的意志支配的。“自主神经系统”是分布在人体的内脏器官、血管和腺体等上面，并起到支配心肌、平滑肌和各类腺体活动的作用。21感受器人体的感受器是相互分工协作的，每一种感受器只能对一种类型的刺激特别敏感，即这种感受器的“适宜刺激”。比如说眼睛的适宜刺激是光，眼睛可以鉴别色彩、形状、位置、运动等。耳朵呢它的适宜刺激是声波，耳朵可以辨别声音的强弱、快慢以及方位。其它的感受器比如鼻、舌、皮肤都有与之对应的适宜刺激。32感受性、感受阈感受性感受性是指人感受特定的刺激信号的能力。感受性分为绝对感受性和差别感受性。绝对感受性是指感受器官能够感受到相关刺激的最小量。差别感受性是指感受器官能够感受和分辨出相关刺激间的细微差别的能力。

感受阈感受阈是感受器所能感受到的限度。感受性和感受阈是相互关联的。感受性和感觉阈限其在数值上是成反比关系的，即当人的感受性越高时，感觉的阈限则越低。当人的感受性越低时，感觉的阈限则越高。4绝对感受阈限感受绝对阈限与之相对的是绝对感受性，感受差别阈限与之相对的是差别感受性。感受器能够感受到与之适宜的刺激，但是这些刺激的信号要达到一定的强度才能够被人正常有效地接收，这个一定的强度就是感受的绝对阈限，是引起人感觉的最小刺激强度。

差别感受阈限对于刚好能够引起人们对于感觉刺激强弱差别做出判断的最小刺激量，我们把它称之为感觉的差别阈限。德国著名的生理学家韦伯曾经提出“差别阈限是与刺激的初始量成正比的”。即用差别阈限比上刺激的初始量等于一个常数。这个常数用K来表示即“韦伯分数”。△I—差别阈限I—刺激的初始量K—为常数5德国心理物理学家费希纳在韦伯定理的基础之上提出了刺激的强度与感觉的强度是一个对数关系的理论。就是说感觉的变化比刺激强度要增长得慢，感觉量与物理的刺激量的对数是成正比的。感觉量的增加是明显落后于物理量的增加的，当物理量成几何级增长的时候，感觉量却是成算数级增长的。这便是“费希纳定律”。也称为“韦伯-费希纳定律”。63感觉特性感觉适应感受器长时间持续地接受一种强度恒定不变的刺激时，感受器对这种刺激的感受力会逐渐的降低甚至消失。感觉对比同一感受器官对于多个强度不同，作用形式不同的同种类型感觉刺激的感受是有差异的。这种差异即是“感觉对比”。感觉对比分为“感觉同时对比”和“感觉前后对比”。感觉暂留当刺激的信息停止时，人的感觉并不会立刻消失，它还会存在一段时间，我们把这种现象称之为“感觉暂留”，也叫“余觉”。感觉补偿感觉补偿是当人的一种感觉受器官的能力受到限制时，其它感觉器官的感觉能力会相应上升。例如盲人的听觉就相对比较发达，而聋哑人的视觉则更加敏锐。

7感觉是对外部刺激信息的察觉，是心理活动的开端。知觉是在感觉基础上的对感觉到的刺激信息的系统性认知和把握，知觉是更高级的心理活动。知觉一般分为“空间知觉”、“时间知觉”和“运动知觉”三种。分别反映的是客观事物的“空间特性”、“时间特性”和“运动特性”。空间知觉空间知觉指的是人对物体的空间特性的反映。物体在空间中具有形状、大小、距离和方位等特点，由此知觉会相应产生形状知觉、大小知觉、距离知觉、体量知觉和方位知觉。时间知觉时间知觉是人对时间的知觉。时间知觉主要通过与过去的比较从而对时间的进程产生认知。外部环境的变化也能够使人产生时间知觉，例如当太阳、月亮的移动便能够让人感知到时间的变化。运动知觉运动知觉是人对于物体运动的反映。事物往往是处于运动中的，且运动的形式与过程是较复杂的，而知觉是能够认知到运动的细节的。1知觉的种类82

格式塔格式塔心理学派的创立者们认为整体不是局部简单累加的总和。格式塔阐明的规律是部分如何组成整体的，以及为什么事物中有的部分会成为人们知觉的对象，而有些部分会成为知觉的背景。图形与背景的关系原则当人们在观察事物时，事物中有的部分比背景更突出从而形成图形（主体）与背景的关系。图形与背景的认知关系9接近与临近原则接近或者临近的物体更容易被人们知觉为一个整体相似性原则物体、图形等的形状、大小、色彩以及强度等物理属性在某些方面较为相似时，更容易被人的知觉组织成一个整体来看待。相似的图形容易形成整体认知10封闭性原则封闭性原则是指有些图形和物体可能不是闭合的形状，但是其主体上有闭合趋向，人们会习惯性地将残缺部分进行填补，并将其知觉为完整的整体。封闭图形容易形成整体认知11共方向的原则当知觉的对象里有部分要素向着共同的方向运动，这些共同运动的部分更容易被知觉为一个整体。同样方向的图形容易形成整体认知12熟悉性原则当知觉一个复杂的对象时，且没有特定的要求，人们更倾向于把它看作是有组织的、简单的、规则的形式。删繁就简是人的认知特点，并且人们总是试图从既有的经验中去寻找对新事物的解释。熟悉的图形容易形成整体认知13连续性原则当知觉的对象某些部分能被看作连接在一起时，会更容易被知觉为一个整体。连续的图形容易形成整体认知143

知觉的基本特性整体性知觉习惯将部分和局部的看成是有一定结构的统一整体。但是在知觉熟悉对象与不熟悉对象的时候情况是不一样的。当知觉熟悉对象时，只需要知觉其个别的或者主要的特征，就可以根据之前累积的经验来认事物其它的属性，从而在整体上去认知与把握。而对于知觉不熟悉的对象时，知觉的整体性趋向于认识具有一定结构意义的整体，比如相互接近的物体就容易被知觉为一个整体。影响知觉整体性的要素有以下四点：形式的相互接近知觉对象的某些属性具有相似性，比如说形式、色彩、大小等。封闭性连续性15选择性知觉将对象与背景区分开来这是知觉的选择特性。从知觉背景中区分出对象是有一些先决条件的。对象和背景的差别当对象与背景的差别越大的时候就更容易将知觉的对象与背景区分开来。需要强调的是：在同一时间里知觉只能知觉一个主体对象。移动的物体更容易成为知觉的对象在一组事物中处于运动状态的物体相对于静止物体更容易被人们所关注。

主观因素知觉过程中任务、目的、知识、经验、兴趣和情绪不同会影响到人们对于知觉对象的选择。16理解性知觉往往是基于既有的经验来理解当前的知觉对象，这被称为知觉的理解性。当知觉事物的时候如果相关的知识经验越丰富，那么对于这个事物的认知也就越丰富越深刻。对同样图形的不同理解17恒常性知觉的恒常性是指知觉的条件在一定范围内变化时，知觉的印象保持不变。人的经验对于知觉的恒常性起着至关重要的作用，因为人总是根据记忆中的印象、知识、经验去知觉对象的。大小的恒常当人们在看处于不同距离的物体时，不会因为远处的房屋相对于近处的人小，而认为房屋真的小。形状的恒常当知觉对象在角度变化中人们并不会因其位置与角度的变化而对物体形状产生错误的判断。明度的恒常当知觉的对象在不同的光源照度下面其明度会发生变化。但人们并不会因为这种明度的变化而错误的判断。色彩的恒常当物体受到周边光源色的影响的时候人们并不会因为周边环境色的影响而失去对物体固有色的判断。人对不同状态的门的形状认知是不变的不同光源下人对黑色的认知不变185错觉错觉是知觉恒常性颠倒。产生错觉的原因目前还不是非常清楚，但是错觉是可以为设计实践提供帮助和方便性的。几何图形的视错觉191注意注意的特性当信息进入人脑后哪些信息能够被选择，哪些信息会被过滤掉，这是受到任务的不同，人的需求不同，以及人的经验和主观等因素影响的。总结起来注意的特性大概有三种：注意的范围（注意广度）注意范围的大小是随着注意对象的特点不同而不同的。注意的持续性注意的持续性是指的注意的主体（人）对注意的对象不断变化的刺激信息能够清晰的意识集中的时间长短。注意的选择性各种外部刺激通过人的感觉器官输入，输入的信息首先是被短时记忆保存下来，被暂时保存的信息是否被中枢神经清晰地认知还要受到“选择过滤器”的制约。20除了注意的三个特性，“注意”还有几种分类。“无意识注意”和“有意识注意”“无意识注意”是指的没有预定目的不需要进行意志努力的注意。它由周边环境变化而引起的。而与之相反的“有意识注意”是人主观意志努力的注意，例如听课、开会等等。“主动性注意”和“被动性注意”主动性注意是一种自上而下的认知加工方式。而被动的注意它是自下而上的认知加工方式。“集中注意”和“分散注意”21影响“注意”的因素通常情况下影响注意的因素主要有两个方面：人自身的努力和生理方面的因素客观环境的影响注意有一定的范围，在同一时间内能够被注意到的事物数量是有限的。比如人的瞬间注意广度大概有7个单位。如果是毫无联系的数字或者字母，人的瞬间注意单位一般不会超过6个。而相对简单的一些知觉对象，比如黑色的圆点等，人的瞬间注意广度大概有8到9个。这是普通人的注意能力的范围。22注意与安全一般而言，引起不注意的原因主要有以下这几个方面：外部刺激的干扰外部刺激干扰中特别是与任务内容无关刺激的强烈干扰对于注意的影响是很大的。例如开车的时候打电话，有研究显示这会导致驾驶员的注意力下降30%甚至更多。当然如果外界完全没有刺激或者刺激单调陈旧的时候，人的大脑也是难以维持一个较高的意识水平状态的。注意对象信息的良好性注意对象的设计不佳，特别是它不符合人们既有的行为模式时，在紧急情况下就可能导致人们的反应缓慢出现操作失误，乃至影响安全。注意的起伏注意的起伏是指当人们在注意客体的时候不可能长时间的保持高意识的水平状态。这实际上是由人的生理特点和学习与训练的经历所决定的。注意往往按照间歇性的加强和减弱的规律变化的。在高度紧张的工作状态下，意识所能够集中的持续时间则更短。

意识水平下降导致的注意分散所谓的注意分散是指的作业者的意识没有有效的集中在注意对象上。

232记忆记忆的过程记忆的过程是可以分为4个阶段，识记——保持——再认——再现。识记识记按照生理心理学的解释是大脑皮层中暂时的神经联系也就是条件反射建立。而按照信息论的观点它是信息的获取的过程。保持保持按照生理心理学解释它是暂时的一个神经联系的巩固。而按照信息论的观点它是信息的储存。再认再认按照生理心理学的解释它是暂时神经联系的再活动。按照信息论的观点它是信息的辨识。再现再现按照生理心理学的解释它是暂时神经系统的再接通。而按照信息论的观点它则是指信息的提取与运用。24记忆的种类有意的记忆和无意的记忆有意记忆和无意记忆取决于记忆当中意志力的参与程度。有意的记忆是具有目的明确的、有意志参与的、有计划的、记忆效果较好的、记忆内容专一的、对于完成任务有利的等一系列特征的记忆。与之相对的则是无意的记忆。机械记忆和意义记忆机械记忆和意义记忆是按照记忆的方法来区分的。意义记忆是对于内容理解并灵活的记忆，这是一种方式较为复杂，记忆比较牢固，并且持久的记忆方式。与之相对应的是机械记忆。内容区分的记忆按照记忆内容获得的方式来区分的记忆种类是常见的。比如形象记忆、听觉记忆和动作记忆等。时间区分的记忆按照时间的特性来分记忆分为：瞬时记忆、短时记忆与长时记忆。25瞬时记忆瞬时记忆又称为感觉记忆、感觉储存或者叫感觉登记。它是记忆的初级阶段，其对于记忆材料保持的时间极短，以视觉来为例，视觉信息的材料保持的时间通常不会超过1秒。当然时间长短还要根据记忆对象的物理的特征以及形象的鲜明程度来确定。就听觉而言材料的保持时间大概在0.25秒到2秒之间，这比视觉稍稍要长一点，这种听觉信息的储存也称为“回声记忆”。瞬时记忆可以储存大量的潜在信息，它所储存的信息内容比短时记忆要大得多，但是由于它记忆的持续时间非太短，所以储存的内容往往还没有被人们所意识到就消失掉了，如果需要被人注意并进行辨识这需要将瞬时的记忆转为短时的记忆。26长时记忆长时记忆一般是保持1分钟以上的记忆。通常情况下它是需要对短时记忆的信息加以多次复述才能够进入长时记忆状态。当然现实生活中也有当印象特别深刻时，而一次性进入长时记忆的情况。长时记忆信息的编码主要是以信息的意义为主的。也就是信息内容应该要便于人们认知与理解。短时记忆短时记忆是指的能够保持1分钟左右的记忆。短时记忆相较于瞬时记忆是对记忆内容已经有了一定的加工过程。因此它是属于有意识的记忆。短时记忆的容量根据个体的差异大概是在5到9个组块之间。瞬时记忆、短时记忆以及长时记忆是记忆时间过程的三个不同阶段。这三个阶段相互之间是联系的、补充的又各有特点。27整个人机信息处理过程分为4个部分：1人机信息处理人的信息处理系统28信息输入当外部的物理环境和刺激需要通过人的耳、眼、鼻、口、皮肤等感觉器官输入到人的中枢系统时，是需要通过感觉的子系统将信息输入到人的信息处理子系统的。这是识别、决策、适应的过程，还涉及信息处理的时间分配。当然信息处理过程还存在与记忆的关联关系。然后再由信息处理子系统进入到语言、行为等反应子系统。最后是决策与行为的输出。人的信息处理能力29单维度的色调、声调、响度等的信息传递速率就要比多维度的声音、音响等低得多。这说明如果在特定的设计中适当采用多维度的设计方式，比如既有形式又有相应的色彩进行配合就比单纯的图形信息传递的速率更快。交通符合设计30当然这个传递的速率也并不是无限增高的，通过此表可以看到不管多种维度的传递方式，信息的传递速度基本上都是在每秒10bit以下。人的信息传递的速率并不是一个固定不变的数据。例如视觉动作的通道信息传递速率大概是在2.7~7.5bit/s。但是在不同情况又有很大的不同：人的阅读过程当中信息的传递速率大概是43bit/s阅读一些电子信息的时候传递速率大概是在70bit/s在不同的传输通道和不同的信息载体下面，人的信息传输速率是不一样的。31人的信息传递的效率另外必须注意的是人的信息传递的效率。这本质上是需要人与机的传递信息的效率进行配合的。也就说人的信息传递函数与机